CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN I. CÁC KHÁI NIỆM VỀ QUAN HỆ I.1. Tập hợp a. Các khái niệm về tập hợp - Tập hợp là khái niệm đầu tiên của toán học, không định nghĩa. Ví dụ: + Tập hợp các số tự nhiên + Tập hợp các học sinh trong một lớp, + Tập hợp các thuộc tính của một tập thực thể. - Một tập hợp được tạo thành từ những phần tử c ủa nó. Phần tử cũng là khái niệm đầu tiên không định nghĩa. - Người ta dùng chữ cái viết hoa để đặt tên cho một tập hợp, chữ cái viết thường để chỉ một phần tử của tập hợp. Ví dụ: + N là tập hợp các số tự nhiên, + X là tập hợp các sinh viên thuộc Trường Cao Đẳng Đông Á - Giả sử x góp phần tạo nên tập hợp A, ta nói x là phần tử của A. Kí hiệu: x A, đọc là: x thuộc A - Giả sử y không góp phần tạo nên tập hợp A, ta nói y không phải là phần tử của A Kí hiệu: y A, đọc là: y không thuộc A. - Biểu diễn 1 tập hợp: + Cách liệt kê + Cách đặc trưng — Cách liệt kê : liệt kê tất cả các phần tử của tập hợp trong hai dấu ngoặc đơn {}, hai phần tử cách nhau bởi một dấu phẩy “,” Ví dụ: A={1,2,3,5,6} — Cách đặc tr ưng : Dùng một tính chất đặc trưng P để mô tả tập hợp, A={x{x thỏa P}}, nghĩa là mọi phần tử của A thỏa mãn tính chất P và mọi phần tử thỏa mãn tính chất P phải thuộc A. Ví dụ: A={x{x là sinh viên khóa IV Trường Cao Đẳng Đông Á}} B={m/n| m, n Z và n 0} - Tập hợp rỗng: Một tập hợp không có phần tử nào được gọi là tập hợp rỗng. Kí hiệu: f Ví dụ: A={x ÎR/ x 2 + 4x+ 4<0}= f - Giản đồ venn : Để biểu diễn trực quan trên giấy, người ta dùng phần mặt phẳng giới hạn bởi một đường cong kín để mô tả một tập hợp, bên cạnh ghi tên tập hợp ấy. ∈ ∉ ∈ ≠ Ví dụ: A, B, C trên hình 1.1 Hình 1.1: Mô tả tập hợp - Tập hợp con: cho 2 tập hợp A và B, ta nói B là tập hợp con của A khi và ch ỉ khi nếu mọi phần tử của B cũng là phần tử của A. Ký hiệu: B A B A x B x A - Hai tập hợp bằng nhau: A=B A B và B A b) Các phép toán về tâp hợp: Cho hai tập hợp A và B, ta có các phép toán trên hai tập hợp như sau: 1. Phép giao : Giao của hai tập hợp A và B là một tập hợp, ký hiệu A B gồm những phần tử vừa thuộc A, vừa thuộc B. Ký hiệu : A B ={ x/x A và x B} 2. Phép hội: Hội của hai tập hợp A và B là một tập hợp, ký hiệu A B, gồm những phần tử thuộc A hoặc thuộc B. Ký hiệu : A B = {x/x A hoặc x B } 3. Phép hiệu: Hiệu của hai tập hợp A và B là một tập hợp, kí hiệu A\B, gồm những phần tử thuộc A và không thuộc B. Ký hiệu: A\ B = {x/x A và x B} Ví dụ: A = {1,2,4,6,8}, B = {1,3,5,7,9} — A B = { 1 } — A B = {1,2,3,4,5,6,7,8,9} — A \ B = {2,4,6,8} c) Tích đề - Các của tập hợp Cho hai tập hợp A và B, tích Đề- Các của hai tập hợp A và B là một tập hợp. Ký hiệu: A x B = { (x,y) / x A và x B} Ví dụ: A = {1,2,3}; B = {a,b} A x B = { (1,a),(1,b),(2,a),(2,b),(3,a), (3,b)} Cho n tập hợp A1,A2,…… An, tích Đề -các của n tập hợp A1, A2,……,An là một tập hợp được ký hiệu và định nghĩa như sau: Ví dụ: A= {1,2,3}; B= {a,b}; C= {a,b} A ´ B ´ C = {(1, a, a}, ( 1, a,b), (1,b,a), (1,b,b), (2,a,a), (2,a, b), (2, b,a), ( 2,b,b), (3,a,a), (3,a,b), (3, b,a), (3,b, b). ⊂ ⊂ ⇔ ∀ ∈ ⇒ ∈ ⇔ ⊂⊂ ∩ ∩ ∈ ∈ ∪ ∪ ∈ ∈ ∈ ∈ ∩ ∪ ∈ ∈ ⇒ A B C I.2. Quan hệ a. Định nghĩa 1 Một quan hệ n ngôi trên tập hợp A ¹ f là một tập con của A n . Ví dụ: Cho A= {1,2,3,4} Q 1 = {(1,1), (1,2), (2,1), (2,2) } là một quan hệ hai ngôi trên A Q 2 = {(1,1,1), (1,2,1), (2,1,2) } là một quan hệ ba ngôi trên A. b. Định nghĩa 2 Một quan hệ trên n tập hợp A 1 , A 2 ,… , A n ¹ f là một tập con của tích đề các m tập hợp A j1 ´A j2 ´… ´A jm với A ji Î {A1,A2,….,A n } Ví dụ: Cho A= {1,2,3,4}, B= {a,b,c}, C={a,b,c}. Lúc đó: Q= {(1,2,a,a), (2,3,a,a)} là một quan hệ 4 ngôi trên A,B,C. I.3. Ánh xạ a. Định nghĩa 1 (ánh xạ) Cho tập hợp X,Y ¹ f. Một ánh xạ f từ X vào Y là một quy luật tương ứng mỗi phần tử x Î X với một phần tử yÎ Y. Ký hiệu: f: X ® Y x ® y = f(x) y = f(x) gọi là ảnh của x qua ánh xạ f. Ví dụ: Cho X= {1,2,3,4}, Y ={a,b,c,d} và các ánh xạ tương ứng f, g sau: Hình 1.2 Ví dụ về ánh xạ của 1 tập hợp X đến tập hợp Y Ta nói f là ánh xạ từ X vào Y, còn g không phải là ánh xạ từ X vào Y . Ví dụ : Cho R là tập hợp các số thực và hai phép ứng f và g từ R vào R như sau: f(x) = x 2 -3x +4 và g(x)=1/x x= R Thì f là 1 ánh xạ, g không phải là ánh xạ từ vào R b. Định nghĩa 2 (Ánh xạ hợp) Cho 3 tập hợp X,Y, Z khác rỗng và 2 ánh xạ f: X Y và g: Y ® Z ta định nghĩa một ánh xạ X vào Z như sau: gof: X Z ∀ → → 1 2 3 4 a b c d 1 2 3 4 a b c d f g x z =gof(x) =g[f(x)] gof(x) gọi là ánh xạ hợp của f và g, đọc là g tròn f. Ví dụ: Cho f, g là hai ánh xạ: f(x)= sin(x), g(x)=e x thì gof= e sin(x) , fog(x) = sin(e x ) c. Ánh xạ thu hẹp Cho hai tập hợp X và Y khác rỗng, X là ánh xạ vào Y, A X. Ta định nghĩa một ánh xạ f A : cho bởi f A (x) = f(x) "xÎ A, gọi là ánh xạ thu hẹp của f lên A. Khi f A là ánh xạ thu hẹp của X lên A thì ta cũng nói f là ánh xạ mở rộng củ f A lên x. Ví dụ: Cho f: R ® R như sau: f(x) = x 2 + 1 "x Î R Và g: N ® R như sau: g(x) = x 2 + 1 "x Î N thì g =f N . d. Định nghĩa 4 (ánh xạ chiếu) Cho hai tập hợp A, B khác rổng, X =A B, khi đó ánh xạ Õ A : x A Ta định nghĩa: Õ A (a,b)=a (a,b) X, được gọi là ánh xạ chiếu của X lên A. Cho x= i , K = i,j với a i,j Î{A1,A2,…An}, x ta định nghĩa ánh xạ chiếu của x lên k như sau: :x k với t ={a1,a2,…an} Î X, Ta có: =t(K)=(a i1, a i2 ,…,a in ) vớia ij Î A I,J Ì k. Ví dụ: A={1,2,3}, B={a,b,c }, c={x,y}; x =A , K=B , lúc ấy: II.CƠ SỞ LIỆU, HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU II.1 Một số ví dụ về có sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu là khái niệm đầu tiên và chủ yếu liên quan đến hệ thống thông tin quản lý dữ liệu, xử lý dữ liệu. Ví dụ: Hệ thống thông tin QUẢN LÝ ĐÀO TẠO… Để quả n lý thông tin học sinh, sinh viên thì ta cần có bảng dữ liệu SINH VIÊN bao gồm các thông tin sau: Mỗi thông tin của học sinh bao gồm: → ⊂ × → ∀ ∈ C n i A 1= C M J A 1= ∏ k → ∀ ∏ k t)( CB × × C × ()() , ,,,1);,,1( yayaxa KK = ∏ ∏ MSViên Họ tên Ngày sinh Quê quán Giới tính Mã lớp TH0001 Nguyễn Văn An 20/04/1983 Quảng Nam Nam Tinh 25b TH0002 Nguyễn Văn Anh 04/04/1983 Quãng Ngãi Nam Tinh 25b VH0001 Nguyễn Thị Bê 01/12/1984 Quãng Bình Nữ Vank 25b VH0002 Nguyễn Thị Minh 25/11/1985 Quảng Bình Nữ Vank 25b MS Viên, Họ tên, Ngày sinh, Quê quán, Giới tính, Mã lớp. Bảng trên gọi là bảng dữ liệu tùy từng đối tượng mà khai thác dữ liệu trong bảng trên theo mục đích của mình.Ví dụ như để biết học sinh đó tên gì, sinh ngày mấy và quê quán ở đâu thì ta chỉ dựa vào bảng dữ liệu trên. Điều này có nghĩa là các dữ liệu của bảng trên độc lập với các xử lý (về sau này là các chương trình khai thác nó) tác động lên chúng. Dữ liệu trong b ảng trên được tổ chức thành một bảng bao gồm các cột và các hàng. + Các cột được gọi là lược đồ (SCHEME) hay bộ khung của bảng dữ liệu. + Mỗi cột được gọi là một thuộc tính (attibute) hay một trường + Mỗi hàng (dòng) được gọi là một thể hiện (instance). + Một bộ (typle) hay một bảng ghi (record) của bảng dữ liệu Các thao tác thường áp dụng lên bảng dữ liệu là: - Thêm một bả ng ghi, xóa một bảng ghi, sửa một bảng ghi …… Chú ý: Thao tác sửa một bảng ghi thực chất là thực hiện hai thao tác: xóa bảng ghi cũ rồi sửa vào bảng ghi mới. Ví dụ: Hệ thống thông tin thương mại. Trong hệ thống thương mại, thông tin về các công ty thường được lưu trữ dưới dạng như bảng sau: Trong khi đó tình hình kinh doanh lại có thể mô tả nhờ vào bảng sau : Ý nghĩa của mỗi dòng trong bả n trên đựoc hiểu như sau: Công ti Si bán được mặt hàng Pi với số lượng là :… Từ các ví dụ như vừa trình bày trên ta có thể đưa ra một định nghĩa về cơ sở dữ liệu (CSDL) như sau: II.2. ĐỊNH NGHĨA Cơ sở dữ liệu là hệ thống tích hợp các tập tin được sử dụng nhằm giảm thiểu sự dư thừa dữ liệu. M ột số cơ sở dữ liệu có thể xem như là một tập hợp các cấu trúc lưu trữ có mối liên hệ mật thiết với nhau và được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. S# Tên NCC Trạng thái Địa chỉ S1 Anh Tú 25 HAN S2 Thái Bình 10 SGN S3 Tự Cường 30 SGN S# P# Số lượng S1 P1 300 S1 P2 200 S1 P3 400 S2 P1 300 S2 P2 400 S3 P2 200 III .TÍNH ĐỘC LẬP DỮ LIỆU, CHIA SẼ DỮ LIỆU a) Độc lập dữ liêu: Có 2 loại - Độc lập vật lý: Thay đổi tổ chức của cơ sở dữ liệu vật lý có thể thay đổi hiệu quả tính toán của chương trình, nhưng không đòi hỏi phải thay đổi lại chương trình. Nói một cách khác, mức quan niệm phải đảm bảo đựoc các truy nhập đến CSDL từ phía sử dụng (NSD). - Độc lập logic: Sự thay đổi thêm bớt thông tin về các thực thể ở mức quan niệm không đòi hỏi thay đổi các khung nhìn của NSD dẫn tới không cần thay đổi chương trình ứng dụng. b) Chia sẽ dữ liệu: Vì độc lập với chương trình ứng dụng nên nhiều chương trình ứng dụng cùng sử dụng một cơ sở dữ liệu. Với hai tính chất trên, ta có thể trừu tượng hóa dữ liệu ở mức cao. Sự tr ừu tượng hóa không những tăng cường hiệu quả quản lý mà còn giúp tư duy tốt về CSDL. IV. HỆ THỐNG CƠ SỞ DỮ LIỆU IV.1.Sơ đồ của một hệ CSDL DMBS điều kiện hoạt động CSDL, nơi mà có thể có nhiều chương trình và nhiều người sử dụng có thể can thiệp vào. IV.2. Bốn thành phần của một hệ CSDL a) CSDL hợp nhất: CSDL phải thỏa mãn hai yêu cầu sau: - Không dư thừa (trên thực tế là dư thừa ít nhất) - Sử dụng chung b) Người sử dung: Là người có yêu cầu cần truy nhập CSDL để thực hiện một thao thác nào đó. - Người sử dụng cuối (End User) là những NSD truy nhập vào CSDL từ một terminal, muốn tìm kiếm, tra cứu thông tin. - Người viết chương trình ứng dụng: Nhưng người này ngoài những thao tác trên còn c ần đến một ngôn ngữ lập trình (NLT). - Người quản trị CSDL: Là người có nhiệm vụ điều khiển toàn bộ hệ CSDL, là người có quyền cao nhất, chịu trách nhiệm thực hiện các nhiệm vụ sau: · Quyết định nội dung thông tin (dữ liệu nào sẽ được lưu trữ trong CSDL) · Quyết định cấu trúc lưu trữ, chiến lược truy nhập. · Xác định các phép thao tác đảm bảo tính đúng đắn và an toàn của dữ liệu · Xác định các phương án sao lưu. c) Hệ quản trị cơ sơ dữ liệu: Đây chính là phần mềm hệ CSDL. DBMS Databas End User 1 CTUD1 CTUDn End User n d) Phần cứng: Là các thiết bị được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. IV.3. Cấu trúc của một cơ sở dữ liệu . Hình 1.4: Cấu trúc của một hệ CSDL Cấu trúc chuẩn gồm ba mức: - Mức khái niệm: là sự trừu tuợng hóa thế giới thực vào bên trong cơ sở dữ liệu. - Mức vật lý: tập hợp cấu trúc lưu trữ bên trong tính được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. - Mức không nhìn: Là sự trừu tượng hóa phần CSDL khái niệm đây là mức gần với người sử dụng nhất và cung cấp thông tin cho người sử dụng. IV.4. Phân loại các hệ CSDL a. Các hệ tập trung Là các hệ mà trong đó phần CSDL được lưu trữ tại một nơi, một vị trí nhất định. 1. Personal DataBase Là một hệ CSDL nhỏ, trong hệ này người viết chương trình là người quản lý. Một hệ như vậy đảm bảo một chức năng nhỏ, đơn lẻ. 2. Central Database Là hệ cơ sở dữ liệu lớn, trong hệ này dữ liệu tập trung tại máy trung tâm. Mọi quá trình chia sẻ, bảo vệ, xử lý dữ liệu tại máy trung tâm.Ở đây khi máy trung tâm có sự cố thì toàn bộ hệ thống ngừng hoạt động. 3. Client/Server Database CSDL được tạo lập, lưu trữ tại server, nhưng việc tính toán lại diễn ra ở máy Client. Máy server không cần quá mạnh. Hệ CSDL loại này có vẻ “phân tán” nhưng thực ra vẫn là hệ tập trung vì dữ liệu đặt toàn bộ tại một chỗ trên máy server. b. Các hệ CSDLphân tán Là những hệ CSDL trong đó thành phần CSDL được chia nhỏ thành nhiều ……………………………………… Không nhìn 1 Không nhìn 2 User 1 Usr 2 Không nhìn 2 User k CSDL mức khái ni ệ m CSDL mức vật lý Mức không nhìn Mức vật lý Mức khái niệm CSDL địa phương, trải ra trong một mạng máy tính. Phân loại: - Hệ thuần nhất. - Hệ không thuần nhất. Nếu các hệ CSDL địa phương biểu diễn theo những cách giống nhau, mô hình giống nhau, thì gọi là hệ thuần nhất, ngược lại gọi là hệ không thuần nhất . IV.5. Hai mức của hệ CSDL - Mức logic hay mức khái niệm là mức giao tiếp giữa người sử dụng và mức vật lý. - Mức vật lý: lưu trữ vật lý của cơ sở dữ liệu trên các thiết bị lưu trữ. Thể hiện (instance): Dữ liệu trong CSDL ở thời điểm nhất định nào đó. V. HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU Một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) là một phần mềm điều khiển các truy nhập c ủa người sử dụng đối với CSDL. V.1. Các thao tác truy nhập chủ yếu Các thao tác truy nhập chủ yếu gồm: - Tìm kiếm dữ liệu theo một chỉ tiêu nào đó. - Bổ sung dữ liệu vào CSDL (INSERT) - Loại bỏ dữ liệu khỏi CSDL (DELETE) - Sửa chữa dữ liệu trong CSDL (UPDATE). V.2.Các bước hoạt động của một hệ quản trị CSDL - Người sử dụng đưa ra các yêu cầu truy nhập dướ i dạng các câu lệnh của một ngôn ngữ thao tác dữ liệu nào đó . - DBMS nhận lời yêu cầu, phân tích cú pháp và chuyển cho mức logic - Mức logic tiến hành các truy nhập vào CSDL vật lý và trả kết quả. - DBMS hiển thị kết quả cho người sử dụng. V.3.Một số hệ DBMS sửu dụng hiện nay Quy mô lớn : - ORACLE:Chạy trên 80 cấu hình khác nhau . - DB/2:một sản phẩm của IBM,đây là một trong những hệ quản trị của cơ sở dữ liệu đầu tiêu - INFORMX, SYBASE. Quy mô nhỏ: - MACCESS, FOXPRO. . CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN I. CÁC KHÁI NIỆM VỀ QUAN HỆ I.1. Tập hợp a. Các khái niệm về tập hợp - Tập hợp là khái niệm đầu tiên của toán học, không. hóa phần CSDL khái niệm đây là mức gần với người sử dụng nhất và cung cấp thông tin cho người sử dụng. IV.4. Phân loại các hệ CSDL a. Các hệ tập trung Là các hệ mà trong đó phần CSDL được. hay một bảng ghi (record) của bảng dữ liệu Các thao tác thường áp dụng lên bảng dữ liệu là: - Thêm một bả ng ghi, xóa một bảng ghi, sửa một bảng ghi …… Chú ý: Thao tác sửa một bảng ghi